CC BY
32
УДК 616-006
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-283-288
СОДЕРЖАНИЕ РЕЦЕПТОРА КОНЕЧНЫХ ПРОДУКТОВ ГЛИКИРОВАНИЯ RAGE И МАТРИКСНОЙ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЫ 2 ТИПА В СЫВОРОТКЕ КРОВИ БОЛЬНЫХ ОПУХОЛЯМИ КОСТЕЙ
© И.В. Бабкина1*, И.С. Черномаз2*, Е.С. Герштейн1*, И.Н. Кузнецов2*, Н.А. Огнерубов3*, И.В. Булычева1*, Ю.Н. Соловьев1*, Н.Е. Кушлинский1*
1) Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН Минздрава России 115478, Российская Федерация, г. Москва, Каширское шоссе, 23 E-mail: [email protected]
2) Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова Минздрава России 127473, Российская Федерация, г. Москва, ул. Делегатская, 20 3) Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33 E-mail: [email protected]
Цель работы: сравнительный анализ содержания рецептора конечных продуктов гликирования (RAGE) и мат-риксной металлопротеиназы 2 типа (ММР-2) в ^воротке крови больных опухолями костей и практически здоровых людей.
Материалы и методы: обследовали 115 больных первичными опухолями костей (64 мужчины и 51 женщина) в возрасте от 16 до 75 лет, из них 63 злокачественными (остеосаркома - 18, хондросаркома - 38, саркома Юинга -4, недифференцированная плеоморфная саркома - 1, хордома - 2); 26 пограничными (все гигантоклеточные опухоли кости); 26 доброкачественными. В группу контроля включили 40 здоровых доноров (18 мужчин и 22 женщины) соответствующего возраста. Уровни RAGE и ММР-2 определяли в сыворотке крови здоровых и больных до лечения иммуноферментным методом реактивами фирмы «R&D» (США).
Результаты: уровни RAGE в сыворотке крови больных саркомами и пограничными опухолями костей достоверно ниже, чем у здоровых людей, при этом показатели маркера не зависят от пола больных и здоровых. Не обнаружено корреляционной взаимосвязи между возрастом здоровых и содержанием RAGE в сыворотке крови, а у пациентов отмечена обратная зависимость между их возрастом и содержанием RAGE. Сывороточный уровень RAGE выше у больных остеосаркомой, чем у больных хондросаркомой, при этом при хондросаркоме уровень RAGE достоверно ниже, чем при доброкачественных новообразованиях костей. Концентрация RAGE достоверно выше в сыворотке крови больных низкодифференцированными опухолями костей, у пациентов с высо-кодифференцированными опухолями, а также при поражении опухолью трубчатых костей, чем плоских. В контрольной группе показатели ММР-2 достоверно выше, чем у больных злокачественными и пограничными опухолями костей. Минимальные уровни ММР-2 отмечены у пациентов с остеосаркомой и хондросаркомой. Уровни ММР-2 в сыворотке крови не связаны со степенью дифференцировки сарком костей. Корреляционной взаимосвязи между уровнями RAGE и ММР-2 в сыворотке крови как в общей группе пациентов с новообразованиями костей, так и во всех анализируемых группах пациентов с учетом характера новообразования не обнаружено. Заключение: уровни RAGE и ММР-2 в сыворотке крови больных опухолями костей достоверно ниже, чем у практически здоровых людей, но зависят от гистологического строения и степени дифференцировки опухоли, а также типа пораженной кости, что может быть связано с особенностями патогенеза различных новообразований костной ткани.
Ключевые слова: опухоли костей; сыворотка крови; RAGE; MMP-2
Реакции гликирования или гликозилирования белков, в результате которых образуются конечные продукты гликирования (КПГ), лежат в основе спонтанного нарушения структуры внутриклеточных и внеклеточных белков и приводят к изменениям процессов метаболизма в клетках. Известно 3 класса рецепторов КПГ: RAGE, OST-48/80KH/GALECTIN-3 и рецептор класса А - для утилизации конечных продуктов обмена веществ (class A scavenger receptor) [1]. Экспериментальные и клинические исследования показали, что увеличение содержания КПГ в биологическом материале коррелирует с увеличением экспрессии именно рецептора RAGE, что, возможно, имеет отношение к
патогенезу многих патологических состояний, в т. ч. и злокачественных опухолей человека [2-4]. Активацию процессов с участием RAGE индуцирует известный ядерный транскрипционный фактор NF-kB [5-6]. Известно, что многие клетки способны экспрессировать RAGE, в т. ч. и клетки кости: остеобласты и остеокласты [1; 7]. RAGE принимает участие в процессах диф-ференцировки и активации остеокластов [8], ингибиру-ет дифференцировку хондроцитов [1]. Показано, что КПГ самостоятельно принимают участие в процессах деградации коллагена, а в комплексе с RAGE стимулируют резорбцию и препятствует образованию костной ткани [9].
Полагают, что с RAGE могут связываться не только КПГ, но другие лиганды - биологически активные вещества, в т. ч. и белки, экспрессирующиеся как опухолевыми, так и неопухолевыми клетками. В литературе обсуждают роль RAGE в ангиогенезе и прогрессировали опухолей различных локализаций [10]. Показано, что увеличение экспрессии гена RAGE под действием КПГ сопровождается увеличением активности матрикс-ной металлопротеиназы 2 типа (ММР-2) [11] - одного из ключевых протеолитических ферментов, принимающих участие в разрушении внеклеточного матрикса в процессе инвазивного роста злокачественных опухолей. В литературе представлены клинические исследования RAGE при раке желудка [2], меланоме [12], раке легкого и молочной железы [13]. Обсуждаются также перспективы использования RAGE в качестве мишени противоопухолевой химиотерапии [2].
Первые экспериментальные исследования по изучению RAGE в опухолях костей показали, что после взаимодействия КПГ с RAGE происходят изменения в росте и развитии клеток остеосаркомы крыс UMR106 и остеобластов линии клеток опухолей свода черепа мышей (MC3T3E1) на разных этапах развития (пролиферации, дифференцировки, минерализации). В зрелых остеобластах экспрессия RAGE клетками зависела от количества КПГ, а регуляция экспрессии находилась под контролем сигнального пути ERK (extracellular signal-regulated kinase) [14].
Клинических исследований по выявлению биологически активных веществ, способных характеризовать течение и прогноз злокачественных опухолей костей, достаточно много, часть из них посвящена изучению ММР-2 [15-16]. Вместе с тем в доступной литературе мы встретили только единичные работы по исследованию содержания RAGE в биологическом материале пациентов с первичными опухолями костей.
Цель исследования - сравнительный иммунофер-ментный анализ содержания рецептора конечных продуктов гликирования (RAGE) и ММР-2 в сыворотке крови больных первичными опухолями костей и практически здоровых людей.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Обследовали 115 больных (64 мужчины и 51 женщина) опухолями костей в возрасте от 16 до 75 лет, из
них: 63 злокачественные (остеосаркома - 18, хондро-саркома - 38, саркома Юинга - 4, недифференцированная плеоморфная саркома - 1, хордома - 2); 26 пограничные (все гигантоклеточные опухоли кости - ГКО); 26 доброкачественные. У всех пациентов диагноз установлен впервые и подтвержден данными гистологического исследования опухоли согласно «Международной гистологической классификации опухолей костей» (ВОЗ, 2016). В контрольную группу включили 40 практически здоровых мужчин (18) и женщин (22) соответствующего возраста. Уровни RAGE и ММР-2 определяли иммуноферментным методом реактивами фирмы «R&D» (США) в сыворотке крови больных до начала специфического лечения.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В сыворотке крови здоровых людей уровни RAGE колебались в пределах от 595 до 2952 пг/мл, а среднее содержание RAGE (1632 ± 106 пг/мл) было достоверно выше, чем у больных злокачественными (1316 ± 85,1 пг/мл; р < 0,05) и пограничными (1286 ± 115 пг/мл; р < 0,05) опухолями костей. При доброкачественных новообразованиях костей средний уровень RAGE составил 1514 ± 108 пг/мл, достоверные отличия отмечены только при сравнении с показателями больных злокачественными новообразованиями костей (р < 0,05) (табл. 1).
Группа больных злокачественными опухолями костей в основном была представлена хондросаркомой (38) и остеосаркомой (18). Среднее содержание RAGE при остеосаркоме (1599 ± 155 пг/мл) было достоверно выше, чем при хондросаркоме (1067 ± 82,2 пг/мл; р < 0,05). Однако при хондросаркоме среднее содержание RAGE в сыворотке было достоверно ниже, чем у пациентов с доброкачественными новообразованиями костей (р < 0,05) и в контроле.
При микроскопическом исследовании препаратов у 49 пациентов была возможность определить степень дифференцировки опухоли. Низкую степень дифферен-цировки выявили у 12 пациентов, высокую - у 37. Среднее содержание RAGE в сыворотке крови пациентов при низкодифференцированных опухолях костей было достоверно выше, чем при высокодифференцирован-ных (1525 ± 217 и 1040 ± 79,1 пг/мл соответственно; p < 0,05).
Таблица 1
RAGE (пг/мл) в сыворотке крови при новообразованиях костей
Обследованные группы Пределы колебаний Среднее содержание (M ± m) Нижний квартиль (Q25) Медиана Верхний квартиль (Q75)
Контроль (п = 40) 595-2952 1632 ±1061 1057 1580 2061
Доброкачественные новообразования костей (п = 26) 443-2822 1514 ± 1082 1091 1433 1803
Пограничные опухоли костей (п = 26) 497-2578 1286±1153 862 1122 1507
Злокачественные опухоли костей (п = 63) 434-3355 1316 ± 85,14 783 1131 1699
Остеосаркома (п = 18) 602-3180 1599±1555 1081 1571 1872
Хондросаркома (п = 38) 434-2627 1067 ± 82,26 715 910 1311
Примечание: р1уэ3 < 0,05; р^4 < 0,05; р2vs4 < 0,05; р2vs6 < 0,05; р5уэ6 < 0,05.
Следующим этапом нашего исследования было изучение содержания RAGE в сыворотке крови пациентов с учетом типа пораженной кости. Новообразования в трубчатых костях выявили у 78 больных, в губчатых - у 16, в плоских - у 21. Представленные данные свидетельствуют о том, что при поражении трубчатых костей содержание RAGE в сыворотке крови больных достоверно выше (1444 ± 74,8 пг/мл, медиана 1362 пг/мл), чем при поражении плоских костей (1110 ± 82,2 пг/мл, медиана 1049 пг/мл, р < 0,05).
Не выявлено достоверных отличий в уровнях RAGE в сыворотке крови в зависимости от пола больных и здоровых людей. Корреляционный анализ не обнаружил взаимосвязи между возрастом здоровых людей и содержанием RAGE в сыворотке крови, тогда как у пациентов с новообразованиями костей отмечена обратная зависимость между возрастом и содержанием RAGE в сыворотке крови (r = -0,4; p < 0,001).
Для детального анализа уровней RAGE в сыворотке крови с учетом возраста пациентов и практически здоровых людей разделили на 5 групп. В первую группу включили больных и здоровых в возрасте до 20 лет, во вторую - 20-30 лет, в третью - 31-40 лет, в четвертую -41-50 лет, в пятую - старше 50 лет. Пределы колебаний и среднее содержание RAGE в указанных группах представлены в табл. 2.
Максимальные уровни RAGE в сыворотке крови контрольной группы выявлены в возрасте до 20 лет (2595 пг/мл) и у двух больных в возрасте от 41 до 50 лет (2224 и 2683 пг/мл), однако такие случаи были единичными, и анализировать полученные результаты не представилось возможным. У здоровых людей в возрасте от 20 до 30 лет уровни RAGE в сыворотке крови
были достоверно выше, чем у пациентов старше 50 лет (р < 0,05).
При новообразованиях костей отмечено снижение средних уровней RAGE в сыворотке крови с увеличением возраста больных. Так, минимальные уровни RAGE обнаружены у пациентов старше 50 лет, а в возрасте до 20 лет и от 20 до 30 лет уровни RAGE были наиболее высокими (табл. 2) и достоверно не отличались между собой. Сравнение с показателями других возрастных групп выявило, что уровни RAGE у пациентов в первой и второй возрастных группах достоверно выше, чем у больных, которые были включены в третью, четвертую и пятую группы (р < 0,05).
Самой многочисленной группой пациентов с учетом гистологического строения опухоли была группа больных хондросаркомой кости (n = 38). Следует отметить, что больных в возрасте до 20 лет в этой группе не было. Отмечено снижение уровней RAGE в сыворотке крови больных хондросаркомой с возрастом, при этом максимальные уровни маркера выявлены в группе 2130 лет, минимальные - в группе старше 50 лет. В группе старше 50 лет был 21 пациент с хондросаркомой кости, что позволило провести корректное сравнение уровней RAGE с контрольной группой (25 человек соответствующего возраста). При хондросаркоме средний уровень RAGE был достоверно ниже, чем у здоровых людей (1003 ± 104 и 1434 ± 129 пг/мл соответственно, p = 0,01).
В сыворотке крови 63 из 115 пациентов, у которых был определен RAGE, исследовали содержание ММР-2: у 38 из них были злокачественные опухоли (остео-саркома - 14, хондросаркома - 18), у 17 - пограничные и у 8 - доброкачественные.
Таблица 2
RAGE (пг/мл) в сыворотке крови больных новообразованиями костей и в контрольной группе с учетом возраста
Контроль Опухоли костей
Возраст, годы Количество Пределы Среднее Количество Пределы Среднее
пациентов, n колебаний содержание пациентов, n колебаний содержание
<20 1 2595 2595 12 602-2776 1783 ± 1983
21-30 9 1091-2886 1933±1921 26 443-3180 1687±1424
31-40 3 1023,1-2074,7 1514 ±306 22 605-1872 1279 ± 76,75
41-50 2 2224,3 и 2683,1 2224 и 2683 16 471-3355 1168±1736
51 и выше 25 594,8-2951,6 1434 ±129 2 39 434-2537 1115 ± 78,9'
Примечание: р^2 < 0,05; р3уэ5 < 0,05; р3уэ6 < 0,05; р3уэ7 < 0,05; р4vs5 < 0,05; р4уэ6 < 0,05; р6уэ7 < 0,05.
Таблица 3
Содержание ММР-2 (нг/мл) в сыворотке крови больных новообразованиями костей
Обследованные группы Пределы колебаний Среднее содержание Нижний квартиль Медиана Верхний квартиль
Контроль (n = 14) 162-312 254 ± 11,8' 242 252 283
Доброкачественные новообразования костей (n = 8) 173-312 227 ± 16,1 188 227 251
Пограничные опухоли костей (n = 17) 136-276 207 ± 9,23 186 217 229
Злокачественные опухоли костей (n = 38) 139-303 203 ± 4,92 182 203 218
Остеосаркома (n = 14) 139-243 197 ± 7,6 180 203 212
Хондросаркома (n = 18) 158-303 211 ± 8,1 187 215 232
Примечание: р^2 < 0,05; р^3 < 0,05.
В контрольной группе уровни ММР-2 в сыворотке крови колебались в пределах от 162 до 312 нг/мл, а среднее содержание маркера составило 254 ± 11,8 нг/мл и было достоверно выше, чем у больных злокачественными (203 ± 4,9 нг/мл, р < 0,05) и пограничными (207 ± ± 9,2 нг/мл,р < 0,05) опухолями костей (табл. 3).
У пациентов с доброкачественных новообразованиями костей средний уровень ММР-2 был промежуточным - 227 ± 16,1 нг/мл, но достоверно не отличался от других групп больных. Среди злокачественных новообразований костей минимальные уровни ММР-2 отмечены при остеосаркоме (197 ± 7,6 нг/мл). Средние уровни ММР-2 в сыворотке крови пациентов с низко-дифференцированными и высокодифференцированны-ми опухолями костей достоверно не различались (197 ± ± 11,9 и 211 ± 8,8 нг/мл соответственно, p > 0,05). Корреляционной взаимосвязи между содержанием RAGE и ММР-2 в сыворотке крови как в общей группе пациентов с новообразованиями костей (r = 0,21; p = 0,15), так и во всех анализируемых группах с учетом характера новообразования не обнаружено: при саркомах r = 0,14 (p = 0,45), при пограничных опухолях r = 0,32 (p =
0.24), при доброкачественных - r = -0,33 (p = 0,47). Не выявлено также достоверной корреляционной взаимосвязи между уровнями RAGE и MMP-2 с учетом степени дифференцировки сарком костей: при низкодиф-ференцированных опухолях r = 0,60 (p = 0,11), при высокодифференцированных - r = 0,10 (p = 0,69).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Уровни RAGE и ММР-2 в сыворотке крови больных злокачественными и пограничными опухолями костей достоверно ниже, чем у практически здоровых людей соответствующего возраста. При этом содержание RAGE в сыворотке крови достоверно выше при поражении опухолью трубчатых костей, чем плоских, а также у пациентов с низкодифференцированными, чем с высокодифференцированными опухолями. Анализ содержания маркеров с учетом гистологического строения злокачественных опухолей костей показал, что минимальные уровни RAGE в сыворотке крови наблюдали при хондросаркоме, а ММР-2 - при остео-саркоме, что может быть связано с особенностями патогенеза этих новообразований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kosaka T., Fukui R., Matsui M., Kurosaka Y., Nishimura H., Tanabe M., Takakura Y., Iwai K., Waki T., Fujita T. RAGE, receptor of advanced glycation endoproducts, negatively regulates chondrocytes dif-
ferentiation // PLoS One. 2014. V. 9. № 9. P. e108819. DOI: 10.1371/journal.pone.0108819.
2. Xu X.C., Abuduhadeer X., Zhang W.B., Li T., Gao H., Wang Y.H. Knowdown of RAGE inhibits growth and invasion of gastric cancer cells // Eur. J. Histochem. 2013. V. 57. № 4. P. e36. DOI: 10.4081/ejh.2013.e36.
3. WongF.N., Tan J.A., Keng T.C., Ng K.P., Chua K.H., Kuppusamy U.R. Association between plasma soluble RAGE and renal function is unaffected by medication usage and enzymatic antioxidants in chronic kidney disease with type 2 diabetes // Clin. Chim. Acta. 2015. V. 453. P. 56-61. DOI: 10.1016/j.cca.2015.12.002.
4. Serban A.I., Stanca L., Geicu O.I., Munteanu M.C., Dinischiotu A. RAGE and TGF-ß1 cross-talk regulate extracellular matrix turnover and cytokine synthesis in AGEs exposed fibroblast cells // PLoS One. 2016. V. 11. № 3. P. e0152376. DOI: 10.1371/journal.pone.0152376.
5. Lin L. RAGE on the Toll Road? // Cell. Mol. Immunol. 2006. V. 3. № 5. P. 351-358.
6. Prasad K. Low levels of serum soluble receptors for advanced glycation end products, biomarkers for disease state: myth or reality // Int. J. Angiol. 2014. V. 23. № 1. P. 11-16.
7. Franke S., Rüster C., Pester J., Hofmann G., Oelzner P., Wolf G. Advanced glycation end products affect growth and function of osteo-blasts // Clin. Exp. Rheumato. 2011. V. 29. № 4. P. 650-660.
8. Zhou Z., Immel D., Xi C.X., Bierhaus A., FengX., Mei L., Nawroth P., Stern D.M., Xiong W.C. Regulation of osteoclast function and bone mass by RAGE // J. Exp. Med. 2006. V. 203. P. 1067-1080.
9. Willett T.L., Pasquale J., Grynpas M.D. Collagen modifications in postmenopausal osteoporosis: advanced glycation endproducts may affect bonevolume, structure and quality // Curr. Osteoporos. Rep. 2014. V. 12. № 3. P. 329-337.
10. Malik P., Chaudhry N., Mittal R., Mukher/ee T.K. Role of receptor for advanced glycation end products in the complication and progression of various types of cancers // Biochim. Biophys. Acta. 2015. V. 1850. № 9. P. 1898-1904.
11. Fukami K., Yamagishi S., Coughlan M.T., Harcourt B.E., Kantharidis P., Thallas-Bonke V., Okuda S., Cooper M.E., Forbes J.M. Ramipril inhibits AGE-RAGE-induced matrix metalloproteinase-2 activation in esperimental diabetic nephropathy // Diabetol. Metab. Syndr. 2014. V. 6. № 1. P. 86. DOI: 10.1186/1758-5996-6-86.
12. Wagner N.B., Weide B., Reith M., Tarnanidis K., Kehrel C., Lichtenberger R., Pflugfelder A., Herpel E., Eubel J., Ikenberg K., Busch C., Holland-Letz T., Naeher H., Garbe C., Umansky V., Enk A., Utikal J., Gebhardt C. Diminished levels of the soluble form of RAGE are related to poor survival in malignant melanoma // Int. J. Cancer. 2015. V. 137. № 11. P. 2607-2617.
13. Zhao D.C., Lu H.W., Huang Z.H. Association between the receptor for advanced glycation end products gene polymorphisms and cancer risk: a systematic review and meta-analysis // J. BUON. 2015. V. 20. № 2. P. 614-624.
14. Cortizo A.M., Lettieri M.G., Barrio D.A., Mercer N., Etcheverry S.B., McCarthy A.D. Advanced glycation end-products (AGEs) induce concerted changes in the osteoblastic expression of their receptor RAGE and in the activation of extracellular signal-regulated kinases (ERK) // Mol. Cell Biochem. 2003. V. 250. № 1-2. P. 1-10.
15. Kunz P., Sähr H., Lehner B., Fischer C., Seebach E., Fellenberg J. Elevated ratio of MMP2/MMP9 activity is associated with poor response to chemotherapy in osteosarcoma // BMC Cancer. 2016. № 16. P. 223. DOI: 10.1186/s12885-016-2266-5.
16. Zhang M., Zhang X. Association of MMP-2 expression and prognosis in osteosarcoma patients // Int. J. Clin. Pathol. 2015. V. 8. № 11. P. 14965-14970.
Поступила в редакцию 5 апреля 2017 г.
Бабкина Ирина Валентиновна, Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, г. Москва, Российская Федерация, доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории клинической биохимии, e-mail: [email protected]
Черномаз Иван Сергеевич, Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова, г. Москва, Российская Федерация, аспирант, кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики, e-mail: [email protected]
Герштейн Елена Сергеевна, Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, г. Москва, Российская Федерация, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории клинической биохимии, e-mail: [email protected]
Кузнецов Игорь Николаевич, Московский государственный медико-стоматологический университет им. И. Евдокимова, г. Москва, Российская Федерация, кандидат биологических наук, соискатель кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики, e-mail: [email protected]
Огнерубов Николай Алексеевич, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой анатомии, оперативной хирургии и онкологии, e-mail: [email protected]
Булычева Ирина Владиславовна, Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, г. Москва, Российская Федерация, доктор медицинских наук, врач-патологоанатом отдела патологической анатомии опухолей человека, e-mail: [email protected]
Соловьев Юрий Николаевич, Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, г. Москва, Российская Федерация, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, главный научный сотрудник отдела патологической анатомии опухолей человека, e-mail: [email protected]
Кушлинский Николай Евгеньевич, Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, г. Москва, Российская Федерация, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН, руководитель лаборатории клинической биохимии, e-mail: [email protected]
UDC 616-006
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-283-288
CONTENT OF RECEPTOR FOR ADVANCED GLYCATION ENDPRODUCT (RAGE) AND MATRIX METALLOPROTEINASE OF 2 TYPE IN BLOOD SERUM OF BONE TUMOR PATIENTS
© I.V. Babkina1), I.S. Chernomaz 2), E.S. Gershtein1), I.N. Kuznetsov2), N.A. Ognerubov3), I.V. Bulycheva1), Y.N. Solovyev1), N.E. Kushlinskii1)
Russian Cancer Research Center named after N.N. Blokhin of RAMS of Ministry of Health of Russian Federation 23 Kashirskoe Rte., Moscow, Russian Federation, 115478 E-mail: [email protected] 2) Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov of Ministry of Health of Russia 20 Delegatskaya St., Moscow, Russian Federation, 127473 3) Tambov State University named after G.R. Derzhavin 33 Internatsionalnaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: [email protected]
Aim of the study: comparative analysis of receptor for advanced glycation end product (RAGE) and matrix metalloproteinase 2 (MMP-2) content in blood serum of bone tumor patients and healthy persons. Materials and methods: 115 primary bone tumor patients (64 male and 51 female) aged 16-75 years were enclosed in the study including 63 patients with malignant (osteosarcoma - 18, chondrosarcoma - 38, Ewing sarcoma - 4, undifferentiated pleomorphic sarcoma - 1, chordoma - 2), 26 - with borderline (all - giant-cell bone tumors), and 26 with benign lesions. Control group comprised 40 age-matched practically healthy persons (18 male and 22 female). RAGE and MMP-2 levels were measured in blood serum before the onset of treatment with corresponding standard ELISA kits ("R&D", USA).
Results: RAGE levels in the serum of patients with bone sarcomas and borderline tumors were significantly lower than in control group, and were not gender-dependent in both control and bone tumor groups. No correlation was revealed between RAGE levels and age of healthy persons, while a negative association between RAGE and bone tumor patients' age was found. Serum RAGE was higher in osteosarcoma than in chondrosarcoma patients, and in patients with chondrosarcoma it was significantly lower than in those with benign bone tumors. RAGE concentration in blood serum was significantly higher in patients with poorly differentiated than in those with highly differentiated bone tumors, and in patients with tumors affecting tubular as compared to flat bones. Serum MMP-2 levels were significantly higher in control group than in patients with malignant and borderline bone tumors. The lowest MMP-2 levels were found in osteosarcoma and chondrosarcoma patients. MMP-2 levels in blood serum were not associated with bone sarcomas' differentiation grade. No correlation between RAGE and MMP-2 serum levels were found either in the total patients' group, or in individual tumor type groups.
Conclusion: RAGE and MMP-2 serum levels are decreased in bone tumor patients as compared to practically healthy control and depend on tumor histological type and differentiation grade, as well as on the type of affected bone. These differences may reflect the pathogenetic peculiarities of various bone tissue neoplasms. Key words: bone tumors; blood serum; RAGE; MMP-2
REFERENCES
1. Kosaka T., Fukui R., Matsui M., Kurosaka Y., Nishimura H., Tanabe M., Takakura Y., Iwai K., Waki T., Fujita T. RAGE, receptor of advanced glycation endoproducts, negatively regulates chondrocytes differentiation. PLoS One, 2014, vol. 9, no. 9, p. e108819. DOI: 10.1371/journal.pone.0108819.
2. Xu X.C., Abuduhadeer X., Zhang W.B., Li T., Gao H., Wang Y.H. Knowdown of RAGE inhibits growth and invasion of gastric cancer cells. Eur. J. Histochem., 2013, vol. 57, no. 4, p. e36. DOI: 10.4081/ejh.2013.e36.
3. Wong F.N., Tan J.A., Keng T.C., Ng K.P., Chua K.H., Kuppusamy U.R. Association between plasma soluble RAGE and renal function is unaffected by medication usage and enzymatic antioxidants in chronic kidney disease with type 2 diabetes. Clin. Chim. Acta., 2015, vol. 453, pp. 56-61. DOI: 10.1016/j.cca.2015.12.002.
4. Serban A.I., Stanca L., Geicu O.I., Munteanu M.C., Dinischiotu A. RAGE and TGF-ß1 cross-talk regulate extracellular matrix turnover and cytokine synthesis in AGEs exposed fibroblast cells. PLoS One, 2016, vol. 11, no. 3, p. e0152376. DOI: 10.1371/journal.pone.0152376.
5. Lin L. RAGE on the Toll Road? Cell. Mol. Immunol., 2006, vol. 3, no. 5, pp. 351-358.
6. Prasad K. Low levels of serum soluble receptors for advanced glycation end products, biomarkers for disease state: myth or reality. Int. J. Angiol., 2014, vol. 23, no. 1, pp. 11-16.
7. Franke S., Rüster C., Pester J., Hofmann G., Oelzner P., Wolf G. Advanced glycation end products affect growth and function of osteoblasts. Clin. Exp. Rheumato., 2011, vol. 29, no. 4, pp. 650-660.
8. Zhou Z., Immel D., Xi C.X., Bierhaus A., Feng X., Mei L., Nawroth P., Stern D.M., Xiong W.C. Regulation of osteoclast function and bone mass by RAGE. J. Exp. Med., 2006, vol. 203, pp. 1067-1080.
9. Willett T.L., Pasquale J., Grynpas M.D. Collagen modifications in postmenopausal osteoporosis: advanced glycation endproducts may affect bonevolume, structure and quality. Curr. Osteoporos. Rep., 2014, vol. 12, no. 3, pp. 329-337.
10. Malik P., Chaudhry N., Mittal R., Mukherjee T.K. Role of receptor for advanced glycation end products in the complication and progression of various types of cancers. Biochim. Biophys. Acta., 2015, vol. 1850, no. 9, pp. 1898-1904.
11. Fukami K., Yamagishi S., Coughlan M.T., Harcourt B.E., Kantharidis P., Thallas-Bonke V., Okuda S., Cooper M.E., Forbes J.M. Ramipril inhibits AGE-RAGE-induced matrix metalloproteinase-2 activation in esperimental diabetic nephropathy. Diabetol. Metab. Syndr., 2014, vol. 6, no. 1, p. 86. DOI: 10.1186/1758-5996-6-86.
12. Wagner N.B., Weide B., Reith M., Tarnanidis K., Kehrel C., Lichtenberger R., Pflugfelder A., Herpel E., Eubel J., Ikenberg K., Busch C., Holland-Letz T., Naeher H., Garbe C., Umansky V., Enk A., Utikal J., Gebhardt C. Diminished levels of the soluble form of RAGE are related to poor survival in malignant melanoma. Int. J. Cancer, 2015, vol. 137, no. 11, pp. 2607-2617.
13. Zhao D.C., Lu H.W., Huang Z.H. Association between the receptor for advanced glycation end products gene polymorphisms and cancer risk: a systematic review and meta-analysis. J. BUON, 2015, vol. 20, no. 2, pp. 614-624.
14. Cortizo A.M., Lettieri M.G., Barrio D.A., Mercer N., Etcheverry S.B., McCarthy A.D. Advanced glycation end-products (AGEs) induce concerted changes in the osteoblastic expression of their receptor RAGE and in the activation of extracellular signal-regulated kinases (ERK).Mol. CellBiochem., 2003, vol. 250, no. 1-2, pp. 1-10.
15. Kunz P., Sähr H., Lehner B., Fischer C., Seebach E., Fellenberg J. Elevated ratio of MMP2/MMP9 activity is associated with poor response to chemotherapy in osteosarcoma. BMC Cancer, 2016, no. 16, p. 223. DOI: 10.1186/s12885-016-2266-5.
16. Zhang M., Zhang X. Association of MMP-2 expression and prognosis in osteosarcoma patients. Int. J. Clin. Pathol., 2015, vol. 8, no. 11, pp. 14965-14970.
Received 5 April 2017
Babkina Irina Valentinovna, Russian Cancer Research Center named after N.N. Blokhin of RAMS, Moscow, Russian Federation, Doctor of Medicine, Professor, Leading Research Worker of Clinical Biochemistry Laboratory, e-mail: [email protected]
Chernomaz Ivan Sergeevich, Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov, Moscow, Russian Federation, Post-graduate Student, Clinical Biochemistry and Laboratory Diagnostics Department, e-mail: [email protected]
Gershtein Elena Sergeevna, Russian Cancer Research Center named after N.N. Blokhin of RAMS, Moscow, Russian Federation, Doctor of Biology, Professor, Leading Research Worker of Laboratory of Clinical Biochemistry, e-mail: esgershtein@gmail .com
Kuznetsov Igor Nikolaevich, Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov, Moscow, Russian Federation, Candidate of Biology, Competitor of Clinical Biochemistry and Laboratory Diagnostics Department, e-mail: [email protected]
Ognerubov Nikolay Alekseevich, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Doctor of Medicine, Professor, Head of Anatomy, Operative Surgery and Oncology Department, e-mail: [email protected]
Bulycheva Irina Vladislavovna, Russian Cancer Research Center named after N.N. Blokhin of RAMS, Moscow, Russian Federation, Doctor of Medicine, Forensic Pathologist of Pathologic Anatomy of Human Tumors Department, e-mail: [email protected]
Solovyev Yuriy Nikolaevich, Russian Cancer Research Center named after N.N. Blokhin of RAMS, Moscow, Russian Federation, Doctor of Medicine, Professor, Academician of RAS, Main Research Worker of Pathologic Anatomy of Human Tumors Department, e-mail: [email protected]
Kushlinskii Nikolay Evgenevich, Russian Cancer Research Center named after N.N. Blokhin of RAMS, Moscow, Russian Federation, Doctor of Medicine, Professor, Corresponding Member of RAMS, Head of Clinical Biochemistry Laboratory, e-mail: [email protected]
Информация для цитирования:
Бабкина И.В., Черномаз И.С., Герштейн Е.С., Кузнецов И.Н., Огнерубов Н.А., Булычева И.В., Соловьев Ю.Н., Кушлинский Н.Е. Содержание рецептора конечных продуктов гликирования RAGE и матриксной металлопротеиназы 2 типа в сыворотке крови больных опухолями костей // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2017. Т. 22. Вып. 2. С. 283-288. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-283-288
Babkina I.V., Chernomaz I.S., Gershtein E.S., Kuznetsov I.N., Ognerubov N.A., Bulycheva I.V., Solovyev Y.N., Kushlinskii N.E. Soderzhanie retseptora konechnykh produktov glikirovaniya RAGE i matriksnoy metalloproteinazy 2 tipa v syvorotke krovi bol'nykh opukholyami kostey [Content of receptor for advanced glycation endproduct (RAGE) and matrix metalloproteinase of 2 type in blood serum of bone tumor patients]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 2017, vol. 22, no. 2, pp. 283-288. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-283-288 (In Russian).
